最新消息顯示，幾乎不可破解的量子互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)正在接近現(xiàn)實，因為中國、美國和荷蘭的研究團(tuán)隊幾乎同時獨立取得了突破。

同行評議雜志《自然》周三發(fā)表了其中兩項研究，稱在三個實際城市進(jìn)行的實驗是迄今為止最先進(jìn)的量子互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演示。每個團(tuán)隊都使用數(shù)十公里長的光纖在城市環(huán)境中建立一個網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)基于糾纏的量子現(xiàn)象，使一對分離的光子在時間和空間上能保持緊密的聯(lián)系。

利用糾纏的能力被視為邁向量子互聯(lián)網(wǎng)的重要一步，它可以使任何兩個用戶建立幾乎牢不可破的加密密鑰來保護(hù)敏感信息。

由中國“量子之父”潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的中國研究人員將這一成就描述為向更大規(guī)模實驗過渡的“關(guān)鍵里程碑”。荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的物理學(xué)家漢森是這篇論文的第一作者，他說:“這一步現(xiàn)在已經(jīng)真正走出了實驗室，進(jìn)入了實際應(yīng)用?！?/p>

由物理學(xué)家盧金領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)研究小組表示，實現(xiàn)實用的遠(yuǎn)距離量子通信的“關(guān)鍵挑戰(zhàn)”是“涉及通過光纖基礎(chǔ)設(shè)施連接的量子存儲節(jié)點之間的強大糾纏”。

美國研究人員表示，每個節(jié)點都包含量子比特(計算機比特的量子版本)，由0或1表示的基本信息單位，也可以以第三種組合狀態(tài)存在——它們通過“光子通道”進(jìn)行通信。

雖然每個團(tuán)隊都通過使用光纖電纜在接收節(jié)點設(shè)備之間建立安全連接來展示量子糾纏，但方法卻不同。

美國研究人員利用35公里長的光纖環(huán)路連接了位于馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學(xué)實驗室并排放置的兩個節(jié)點，該光纖環(huán)路延伸至波士頓。

中國團(tuán)隊在合肥周圍的三角形網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置了三個節(jié)點——Alice、Bob 和 Charlie，中間有一個中央服務(wù)器實驗室，它們之間的距離約為10公里。

在荷蘭，從代爾夫特到海牙共鋪設(shè)了25公里的光纖，用中間的服務(wù)器連接兩個節(jié)點。

根據(jù)論文，潘和他的研究人員實施了一個單光子方案，使用銣原子集合中編碼的量子比特，從每個節(jié)點發(fā)送一個光子到服務(wù)器進(jìn)行糾纏。中國研究人員表示，如果兩個光子精確地同時到達(dá)服務(wù)器，就會達(dá)到糾纏態(tài)。

潘建偉表示，他的團(tuán)隊希望在2020年之前，利用大約10個節(jié)點，在1000公里長的光纖上建立糾纏。

美國研究小組沒有依賴于原子集合，而是使用了金剛石裝置，用硅原子代替了碳原子。盧金說：“我們約等于把兩臺小型量子計算機糾纏在了一起?！?/p>

在美國的實驗中，單個光子被發(fā)送到第一個節(jié)點，在那里它與硅原子糾纏，由于光已經(jīng)與第一個節(jié)點糾纏在一起，它可將這種糾纏轉(zhuǎn)移到第二個節(jié)點。

荷蘭研究人員采用了與美國同行類似的方法，將氮原子嵌入鉆石晶體中。

《自然》雜志指出，中國和荷蘭的方法依賴于光子到達(dá)中央服務(wù)器的極其精確的時間，需要一定程度的微調(diào)，而美國研究人員的方法則不需要。

不過中國科技大學(xué)的一份報告稱，中國研究人員的方法比美國同行實現(xiàn)了“兩個數(shù)量級”的糾纏效率。

展示城市節(jié)點之間的糾纏是一項重大成就。奧地利因斯布魯克大學(xué)的物理學(xué)家諾瑟普表示：“這些實驗是迄今為止最先進(jìn)的演示，證明了開發(fā)量子互聯(lián)網(wǎng)所需的技術(shù)?！?/p>